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都叫新能源,谁才是最先进的?

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2017年第十七届上海国际汽车工业展览会上,共推出159款新能源汽车,前面撰文谈到了选择购买电动车的理由,有很多人留言询问百十款新能源汽车中,我们如何判断谁的技术是最先进的?那么今天我们就来谈谈这个话题。

对于将电气化作为本质概念的新能源汽车而言,其实有两个方面来评价所谓的谁最先进:一是系统集成度、二是技术路线的节能潜力。

凯迪拉克CT6 PHEV切割车

电气化系统集成是电气化核心

电气化集成有多重要?

我们知道丰田最拿手的新能源技术是THS4,这是丰田新能源王国中目前最先进的技术,2017年上海车展期间,丰田针对其最新一代电驱动总成,提到两点最大优势:其一可以大幅度提高油耗,其二实现12%的小型化、6%的轻量化。

丰田认为其油耗的降低以及系统集成度的提升,是目前这套系统最拿的出手,且领先竞争对手的地方,当然,这个竞争对手是指泛化的概念。

2017年上海车展丰田电驱动总成展示牌

为什么系统集成度要求如此之高,这里面有几个基本的概念:

其一,针对电气化汽车,特别是混合动力汽车、插电式混合动力汽车,新增了电驱动系统等电气部件,在原来的发动机、底盘基础上,能否容纳下新增的零件,一方面决定了技术能否落地,另一方面也决定了是否侵占乘用空间。

沃尔沃XC90 PHEV 电驱动总成

其二,系统集成度高,能够节省相应的成本,同时提升系统的安全、稳定等性能。

目前,各个汽车制造商关于电驱动总成的技术成熟度水平,通过2017年上海车展展出的产品可以略观一二。沃尔沃XC90 PHEV电驱动总成采用了P2P4架构,在前驱、后驱两部分都有电驱动零部件分布,集成度较差。同时在前驱的P2方面,电机控制器以及电机方面的集成度也不高,新增了很多零件,见橙色部分。

奥迪e-Tron电驱动总成

再看著名的奥迪e-Tron电驱动总成,采用了经典P2架构,P2电机与变速器集成在一起,集成度比沃尔沃XC90 PHEV高,但是电机控制器、高压转低压DC-DC方面与电驱动总成之间分离。正如蓝色框内所示,在整个前舱里面散布很多高压线束、电机控制器,集成度一般,也增加了不少零件,使得成本和稳定性有点小问题。

e-Glof电驱动总成

大众技术路线类似奥迪e-Tron电驱动总成,也采用了经典P2架构,这里我们使用e-Golf图片比较清晰易懂。电机控制器与电驱动总成之间分离,通过三项线束进行连接,塞满整个前舱,系统集成度一般,不够相信不久的将来会更深度集成,至少目前来讲,这套技术的先进性还不属于第一阵营。

丰田第四代THS电驱动总成(不含逆变器)

前面提到的丰田汽车THS4,是目前比较先进的系统,正如广告语谈到的“实现12%的小型化”,在原本集成度较高的产品上,已经开始精益求进,这套系统采用单行星排、双电机集成度技术方案,属于典型的功率分流式技术流派。

丰田汽车THS4电机控制器(含Boost Converter)

不过,相对应来讲,这套THS4的技术集成度还有欠缺,尽管THS4优化了行星轮系,受限于技术以及整车布置,电机控制器与电驱动总成之间的集成仍然是分体式。

通用Voltec 2电驱动总成

通用汽车Voltec2相对于之前的几种技术,在系统集成上已经做到了极致。据悉,最新一代Voltec比上一代电驱动总成体积减少了36%,更为重要的是,电机控制器与电驱动系统集成在一起,而电机控制同时油泵控制器、整车控制器等系统,做到了一个零件实现了全功能,是目前,集成度最高的新能源产品,通用汽车HCU(整车控制器)与MCU集成在一个控制器上,它上面有四只32 bit飞思卡尔微控制器,同时控制两个电机、一个电子油泵、离合器以及整车控制,是目前同行业的制高点。

通用Voltec第一代与第二代产品

通用官方上将目前应用在全新一代君越30H上的电驱动产品命名为Voltec2,在历史渊源上,它是第三代产品,第一代与第二代见上图,与奥迪等目前的状态类似,甚至在集成度上还要更高一些。

通用Voltec 2电驱动总成

最新一代Voltec可以说是深度集成的新能源产品,这套系统最大的优势在于,得益于深度的电气化集成,不仅仅能够应用在君越30H这种HEV混动产品上,在别克Velite5这种 EREV、凯迪拉克的CT6 PHEV等车型上都能够应用。这样的好处在于随着多个车型应用、销量增长,整个零件成本会大幅度降低,特别是零件的模具费用、产线费用、研发费用都会大幅度降低,给予消费者最大的实惠,进入一个良性循环中。

技术路线之争:节能才是硬道理

新能源的核心优势离不开节能,技术路线中,目前,业内比较认可的方式是按照电气化部件的架构来进行区分:P1、P2、P3、P4、PS以及之间的组合。

新能源技术分类示意图

目前,业内主流观点是最好的新能源电驱动技术是PS技术(Power Split,功率分流),丰田的THS技术、通用汽车的Voltec等采用此种技术模式,受限于丰田将单行星排、双电机系统申请了专利,通用汽车将应用在君越30H、迈锐宝xl混动版等车型上的双行星排、双电机系统申请了专利,凯迪拉克将三行星排、双电机电驱动系统申请了专利,因此其它企业能够介入PS技术的产品不多。

第一代的THS产品在1997年推出,很多车企都比较憎恨丰田在1997年的一个举动,因为它针对单行星排、双电机电驱动系统申请了诸多专利,很多人还异想天开等待着丰田的发明专利二十年到期,笔者查询下来,丰田二十年来每年都申请一系列的专利族群,根本无法避开细节专利。

目前来看,最好的防守属于进攻,二十年后单行星排,由于受限于效率优化的边界,并不能实现最优的效率、动力性,而随着控制器技术提升,双行星排和三行星排的PS技术已经成为另外一个巅峰,这些专业已经被通用汽车申请了相关专利。

通用第二代Voltec

简单地来讲,双行星排、双电机的电驱动系统类似于两套THS电驱动系统,在一套THS系统达到优化边界的时候,切换成另外一套,从而实现更高的效率和动力优化。这也是为什么目前通用汽车Voletc2电驱动系统效率优于THS4的最直接原因。据悉,THS4曾努力向双行星排技术路线改进,受限于知识产权,并没有真正意义的实现。

当然,无论油耗也好、系统集成度也罢,2017年上海车展记录了这个阶段各家汽车制造商最拿手的技术方案,也给我们系统了解目前世界上最先进的电气化技术有个窗口,对于购车、用车有个直接或间接的参考!

撰稿:玄铁剑

来源:第一电动网

作者:汽车新闻

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